电池是能源转型的关键组成部分,原因何在

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  • 近年来,电池储能需求呈指数级增长。

  • 但电池技术革命才刚刚开始,Battery Associates创始人兼主席Simon Engelke这样表示。Battery Associates。

  • 大量投资涌入电池行业,用于开发可持续的储能解决方案,以支持能源转型。

随着世界日益以零排放电气化取代化石燃料发电,电池正成为促进能源转型的重要储能工具。

锂离子电池最早于20世纪90年代初实现商业化应用,如今已成为从手机到电动汽车和无人机等各类设备的首选供能方案。

到本十年末,锂离子电池需求或将达到9,300吉瓦时。Image: Statista

用于为电动汽车和储能系统供电的锂离子电池需求呈指数级增长,从2010年的仅0.5吉瓦时增至十年后的约526吉瓦时。据彭博社预计,到2030年需求将增长17倍,这将推动电池储能成本下降。

世界经济论坛的可持续发展影响峰会是什么?

Simon Engelke博士是Battery Associates的创始人兼主席。该机构致力于加快可持续电池解决方案与创新的发展。在此,他就电池领域分享专家见解。

问:目前使用的电池主要有哪些类型,它们有何不同?

您可能较为熟悉的电池主要有两大类。锂离子电池用于为手机以及电动或混合动力汽车等供电;铅酸电池则用于启动内燃机汽车,并为汽车的灯光、收音机及其他设备供电。

主要区别在于能量密度。与铅酸电池相比,锂离子电池可储存更多能量,且使用寿命长得多。这正是锂离子电池被广泛应用于众多领域,并在交通和电网应用等方面取代铅酸电池的原因。

问:电池由什么材料制成,其工作原理是什么?

电池由多种不同材料制成。正如当前最常见电池类型的名称所示,锂离子电池以锂离子为核心,但同时还含有镍、锰和钴等其他材料。其工作原理是将电能转化为化学能,从而使电能能够以高密度形式储存。

问:电池是否是安全的电能储存方式?

我认为安全是该行业的首要任务。新技术和更完善的监测手段使电池成为一种非常安全的电能储存方式。例如,在电动汽车中,单个电池单元可能会失效,但如果设计得当,它不会影响整辆车。

锂离子电池的关键安全环节在于其组装方式和监测。最严重的后果是热失控,即爆炸。对于用于储存可再生能源的大型电池装置而言,这将是一个主要隐患,但这些装置在高度受控的环境中运行。

电池行业利用回收部件制造新电池。Image: REUTERS/Wolfgang Rattay

问:电池废弃物如何处理?废旧电池能否回收,从而融入循环经济?

回收电池组件极为重要,无论从材料角度还是环境角度而言均是如此。我们不仅通过充放电来使用和重复利用电池本身,在其使用寿命结束后,还可将电池拆解,回收其组件用于制造新电池。

我们已在整个电池行业建立了循环经济模式,这既独特又令人振奋。关键在于针对每种电池类型优化回收流程,从各个不同角度确保循环经济具有成本效益。然而,循环利用不应仅局限于电池,它可适用于从钢铁到塑料的各类材料,我们确实希望为未来打造一个循环闭环。

问:电池如何助力交通和能源等行业电气化,从而减少温室气体排放?

目前,交通运输行业约产生全球30%的排放,因此减少这一排放至关重要。在大多数国家,尽管电动汽车的前期购置成本较高,但其使用成本低于化石燃料汽车,这促使消费者转向电动汽车,从而助力道路交通脱碳。

电池技术的进步使电池成为未来可持续出行的关键组成部分。这些随车携带的电池所储存的能量,不仅可以用于为您的住所供电,还能帮助稳定电网。电池是此类平台技术之一,可用于改善全球状况并应对气候变化。

电动汽车电池可用于为住宅供电并稳定电网。Image: REUTERS/Guglielmo Mangiapane

问:随着我们转向可再生能源,电池储能需求的增长是否会对锂等资源造成压力?

资源问题十分重要。尽管锂离子电池中的锂含量极少,但这些电池需求的预期增长可能会对锂、镍、钴、锰和石墨等材料的供应链造成压力。因此,供应链必须以合乎道德的方式运作,这一点至关重要。

诸如全球电池联盟等倡议正在发挥作用。该联盟是一个由60多家成员组织组成的伙伴关系,由世界经济论坛于2017年发起,汇聚全球各方利益相关者,以确保电池供应链合乎道德、绿色环保并得到妥善管理。建立可追溯机制,并以正确方式推动行业规模化发展,对于保障劳工权益、保护环境以及避免采矿作业和供应链其他环节中的剥削行为至关重要。

问:我们可以期待看到电池技术有哪些新进展?

近期来看,我们应会看到现有工艺得到优化,一些微小改进便可能对电池成本和能量密度产生重大影响。展望未来,预计将出现一些新技术,例如人们已研究多时的固态电池。我们还应看到新化学体系的出现,例如部分主要生产商正在探索的钠离子电池。

大量资源和投资正涌入这一行业。这不仅将影响电池本身,还将使与电池相关的其他行业得到优化,例如新型采矿技术、电池循环创新、系统集成、充电基础设施以及车网互动应用。

与此同时,如果您一直关注新闻,就会看到越来越多的报道宣布建设容量更大的电池装置,用于储存多余的可再生能源。我认为这一趋势将在未来持续下去。

问:电池技术的未来发展机遇中,最让您兴奋的是什么?

我认为电池技术是推动交通和能源脱碳、应对气候变化的强大工具。电池行业仍处于早期发展阶段,尽管其规模看似已经很大,但未来仍有更大的发展空间。

想想个人计算机和智能手机问世时的情形;电池同样具有引发技术革命的潜力。这正是电池行业当下令人振奋的原因。

应对全球挑战将是世界经济论坛即将举办的可持续发展影响峰会的重点议题。这场为期四天的线上活动与联合国大会同期举办,汇聚了来自商业界、政府和民间社会的全球领袖。

峰会将聚焦新技术、政策及合作伙伴关系,以推动合作并加速进展。

爱沙尼亚科学家正在用泥炭制造电池
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